Твердотельные приборы видения
Преимущества твердотельных приборов перед вакуумными. Основные составляющие и области использования. Основные материалы, которые обладают чувствительностью в коротковолновой инфракрасной области. Сравнение дифференциального сопротивления фотодиодов.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | реферат |
Язык | русский |
Дата добавления | 10.02.2013 |
Размер файла | 257,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Преимущества твердотельных приборов перед вакуумными
твердотельный вакуумный фотодиод инфракрасный
Являясь твердотельной альтернативой вакуумным ЭОП, чувствительных в диапазоне длин волн излучения от 0.5 до 0.9 мкм, разрабатываемое фотоприёмное устройство (ФПУ) сможет быть использовано в приборах ночного видения (ПНВ) нового класса, обладающих рядом значительных преимуществ по сравнению с существующими ПНВ. К таким преимуществам относятся:
- хорошая спектральная совместимость фотоприёмников (ФП) на основе твёрдых растворов соединений типа А3В5 с наиболее интенсивными инфракрасными областями излучения ночного неба (ориентировочный диапазон длин волн от 0.9 до 1.7 мкм);
- возможность работы в сложных метеорологических условиях;
- повышенная дальность обнаружения объектов, связанная с высокой (до 60% и выше) квантовой эффективностью преобразования излучения в фотоотклик (увеличение до 20 раз по сравнению с ЭОП);
- повышенная надежность ФПУ, связанная с отсутствием высоких рабочих напряжений (типичные значения рабочих напряжений названных гетероструктур, как и кремниевых микроэлектронных систем предобработки сигнала, не превышают 10…12 В), а также отсутствием вакуумных компонентов и люминесцентного экрана;
- выходной сигнал ФПУ выдается в форме электрического видеосигнала, что позволяет производить соответствующие высокоэффективные преобразования;
- улучшенные весогабаритные характеристики, определяемые тем, что ФПУ на основе твёрдых растворов соединений типа А3В5 является полупроводниковым прибором.
2. Области применения
Ближний и коротковолновый ИК-диапазон весьма полезен для широкого ряда важных применений, главные из которых - спектроскопия и спектрометрия; радиометрия, пирометрия, термография и термометрия; дистанционное зондирование; тепловидение; лазерная диагностика; машинное видение; дальнометрия; лазерная локация. InGaAs-линейки и матрицы используются в самых различных отраслях - в военной технике, науке, промышленности измерительной технике, медицине, сельском хозяйстве, космических исследованиях, астрономии. Далее будут рассмотрены отдельные области применения, представляющие наибольший интерес.
Коротковолновый ИК-диапазон становится все более важным для военного применения, в особенности для солдат на поле боя. Изучена возможность различения закамуфлированных объектов и людей от окружающей среды; видение сквозь туман, который является непроницаемым для камер видимого диапазона; визуализация лазеров с длиной волны излучения л>1,4 мкм в дальномерах, целеуказателях и системах связи; использование InGaAs-камер для разведки и наблюдения, а также в боевых поисково-спасательных операциях в сочетании с подсветкой в ближнем ИК-диапазоне. Высокие значения обнаружительной способности делают InGaAs-камеры прекрасными кандидатами для включения в малые, легкие, с малым потреблением энергии модули низкой стоимости для ближнего ИК-диапазона. Появление таких модулей приведет к их дополнительному использованию, например в ружейных прицелах, нашлемных беспилотных летательных микроаппаратах (микро-БПЛА). Эта аппаратура в повседневной жизни может с успехом использоваться при борьбе с террористами и преступниками, а также в любых операциях по поиску и спасению в экстремальных условиях.
Как известно, тепловизионные системы можно охарактеризовать с помощью такого параметра, как «эквивалентная щуму разность температур» или NETD. Охлаждаемые криогенным способом фокальные матрицы на основе КРТ и InSb отличаются малыми значениями NETD порядка 0,01°С. Имеется однако целый ряд применений, в которых допустима гораздо меньшая чувствительность, но очень важны такие параметры камеры, как прочность, малые габариты и низкая цена. Наиболее простым примером может улучшить наблюдение за нагретыми металлическими объектами, как на поле боя, так и в промышленных условиях. NETD InGaAs-камер для диапазона 0,9-1,7 мкм порядка 1°С. Эти нёохлаждаемые камеры не сложнее в работе бытовой видеокамеры и можно ожидать, что их цена снизится до 5 тыс. дол. при увеличении объема производства.
В SWIR-области можно видеть сквозь туман и другие виды атмосферных помех. Возможность видеть сквозь туман является очень полезной для всех типов военнослужащих и в особенности для пилотов и моряков, которые пытаются приземлить или причалить в густом тумане дорогостоящие самолеты и суда с людьми на борту. Такие камеры будут полезны как при проведении военных операций, так и в повседневной жизни для полиции и служб спасения.
Камеры для NIR-области используются в промышленности, в волоконно-оптических линиях связи, медицине, в космических системах, что будет подробно рассмотрено ниже. Помимо этого InGaAs-камера может обнаруживать следы льда на крыльях самолетов в аэропортах. Это похоже на «черный» лед на дорогах, его нельзя заметить в видимой области спектра, но можно увидеть с помощью камеры в ближней ИК-области. Такая система была разработана в 1997 г. на фирме SUI (США).
Применение InGaAs-камер в промышленности связано с контролем процессов во время их проведения (сварки, плавки металлов и стекла), неразрушающими исследованиями, сортировкой материалов. Примером также может служить определение уровня октанового числа в бензине во время очистки нефти.
В полупроводниковой промышленности можно применять SWlR-камеры для обнаружения следов влаги в ультрачистых газах. Представляет интерес использование InGaAs-камер в контроле за процессом фотолитографии - возможности нанесения фотолитографической маски в соответствии с металлизированной контактной сеткой (маска и сетка наносятся на разные стороны пластины).
В качестве другого примера можно привести применение флуоресцентного анализа в сортировке материалов вторичного использования. Например, с помощью ИК-приборов можно сортировать подобные предметы, например бутылки, которые изготовлены из стекла и разнообразного вида пластмасс. Во многих пластмассах наблюдается естественная люминесценция в спектральной области 0,9-1,7 мкм. Другие пластмассы и стекла могут быть выявлены с помощью специальных красителей, которые не изменяют механические свойства материалов бутылок.
В пищевой промышленности по флюоресценции в ближней ИК-области можно осуществлять контроль за хранением продуктов, то есть своевременно обнаруживать их порчу - появление плесени и гниения. Можно также с помощью InGaAs-камер измерять содержание алкоголя в напитках. Другие применения включают измерение содержания загрязнений в зерне. Существует большая потребность в коммерческих и военных космических системах для проведения мультиспектральных исследований, в состав которых входит и SWIR-диапазон. В этой области могут работать различные сенсоры, но неохлаждаемые фотоприемники на основе InGaAs предлагают комбинацию таких свойств, которые доказывают их несомненное преимущество перед другими ФП. Для космических систем необходимо учитывать и охлаждение сенсоров, так как это влияет на вес, потребляемую мощность и в конечном счете на цену системы, а также снижает ее надежность и срок службы.
3. Основные составляющие
В составе ФПУ совмещены фотоприёмная матрица (ФПМ) на основе гетероструктур InGaAs/InP (твёрдый раствор соединений типа А3В5) и кремниевая большая интегральная схема считывания и предобработки сигнала (БИС считывания), изготавливаемая по базовой технологии микроэлектроники. При проектировании и изготовлении БИС считывания может быть использован большой практический задел, что снижает стоимость ФПУ. В то же время, разработка матричного ФП является новой и сложной технологической задачей, не имеющей к настоящему времени решения в РФ.
Тип корпуса и охлаждение
Формат матрицы, pixels |
Шаг Матрицы, µm |
Диапазон спектральной чувствительности, µm |
Квантовый выход в макс, % |
Обнаружительная способность в макс, cmvHz/W |
Тип корпуса |
||
1. Goodrich Corporation, U640HSX-1.7RT |
640 x 512 |
25 |
0.9 to 1.7 |
> 65 |
> 3.51 x 1013 |
Метал Керамика |
|
2.SU640SDV-1.7RT |
640 x 512 |
25 |
0.4 to 1.7 |
> 65% |
> 6 x 1012 |
Метал Керамика |
|
SU320KTSX-1.7RT |
320 x 256 |
25 |
0.7 to 1.7 |
65% |
1 x 1013 |
Метал Керамика |
Изготовление МФПУ и МФЧЭ является современным высокотехнологичным многостадийным процессом, которым в полной мере владеют очень небольшое (не более 10) число фирм-разработчиков и изготовителей в мире. К ним, в частности, относятся, Indigo Systems (входит в корпорацию FLIR Systems, США), Sensors Unlimited, Inc. (входит в корпорацию Goodrich, США), Electrophysics Corp. (США), Teledyne Imaging Sensors Rockwell (США), Photonic Science Limited (Великобритания), Xenics (Бельгия), Hamamatsu (Япония).
Отечественные технологии изготовления МФЧЭ и МФПУ для ПНВ с общим числом элементов не менее 320х256 на время начала данной работы отсутствовали. Наиболее прогрессивной в этом направлении являлась выполненная в ФГУП «НПО «Орион» в рамках ОКР «ФПУ-НВ» разработка фотоприемного устройства с числом элементов 320х256.
При разработки базовой технологии МФПУ можно выделить основные направления технологических работ, связанные со следующими факторами:
- материалом и типом МФЧЭ;
- материалом и типом БИС считывания и обработки сигнала;
- методом стыковки МФЧЭ и БИС считывания;
- общим конструктивным решением МФПУ;
- сборкой МФПУ.
Материал и тип МФЧЭ влияют на спектральный диапазон и уровень чувствительности, их однородность, пороговые характеристики устройства.
Материал и тип БИС считывания определяет степень встроенной предобработки сигнала МФЧЭ, одновременно влияя на пороговые характеристики, чувствительность, динамический диапазон и однородность параметров. Выбором материалов МФЧЭ и БИС считывания ограничивается круг возможных путей их стыковки (гибридизации). Перечисленные факторы задают направление общей конструктивной проработки МФПУ. Последнее, в свою очередь, влияет на технологию сборки устройства.
4. Материал и тип МФЧЭ
Основными материалами, которые обладают чувствительностью в коротковолновой ИК-области, являются InGaAs, Ge, InSb, PtSi, PbS, а также KPT.
Стандартный материал состава In0,53Ga0,47As по спектральной чувствительности является аналогом германия. Ge-ФД не требуют охлаждения для своей работы, но при Тк их темновые токи на три порядка больше, чем у InGaAs-ФД. Обнаружительная способность Ge-ФД при Тк на два порядка ниже, чем у InGaAs-ФД, а при термоэлектрическом охлаждение на три порядка. Ge - монокристаллический материал с постоянной спектральной чувствительностью, а чувствительность InGaAs-ФД может быть продлена до 2.6 мкм. Кроме того, нет промышленного выпуска больших многоэлементных Ge-линеек с мультиплексорами и Ge-матриц. Поэтому InGaAs безусловно превосходит Ge при изготовлении линеек и матриц для систем преобразования изображения, хотя доступный монокристаллический германий по-прежнему широко применяется для промышленного изготовления ФД и ЛФД.
Приборы на основе InSb и PtSi требуют для своей работы криогенного охлаждения до 77 К, поэтому их параметры по сравнению с InGaAs-ФД, неохлаждаемыми или с термоэлектрическим охлаждением, можно здесь не рассматривать.
InGaAs-ФД с лгр = 2,4-2,6 мкм можно сравнить с неохлаждаемыми PbS-ФР (лmax=2,4 мкм). Обнаружительная способность при Тк у этих приборов примерно одинакова, но InGaAs-ФД превосходят PbS-ФР по быстродействию и возможностью работы без смещения или при малом смещении. Над улучшением параметров InGaAs-приборов с продленной лгр идет в настоящее время интенсивная работа и успехов можно ожидать в ближайшем будущем.
Наиболее правомерно сравнивать материал InGaAs с соединением кадмий-ртуть-теллур (КРТ). Как и в случае с InGaAs, можно менять спектральную чувствительность соединения КРТ в широких пределах - от 1 до 25 мкм, меняя его состав. КРТ-ФД, как и InGaAs-ФД, в диапазоне 1-3 мкм могут работать без охлаждения или с термоэлектрическим охлаждением. Преимуществом КРТ является то, что постоянная его кристаллической решетки мало меняется в широком диапазоне составов, поэтому при выращивании эпитаксиальных слоев с разными лгр можно использовать подложки CdZnTe, не применяя промежуточных слоев с градиентным изменением их состава. Однако в случае КРТ не существует и такого идеального совпадения постоянных решетки как для In0,53Ga0,47As и InP для лг р =1,7 мкм. В результате по темновым токам и значениям удельного дифференциального сопротивления R0·A (табл. 2) приборы на основе InGaAs превосходят КРТ-ФД на 1-3 порядка во всех сравнимых спектральных диапазонах.
Сравнение удельного дифференциального сопротивления фотодиодов на основе InGaAs и КРТ
лг р, мкм |
RoA (Ом*см2) |
||
InGaAs |
КРТ |
||
1.4 |
2.5x105(300 К) |
4х104 (292 К) |
|
1.3x108(220K) |
7х103 (230К) |
||
1.7 |
2.5x105(300 К) |
2х102 (300 К) |
|
1.3x108(220K) |
2х105 (220К) |
||
2.1 |
2.5x103(300 К) |
7х101 (300 К) |
|
6.5x105(220K) |
7х103 (220К) |
||
2.5 |
1.3x102(300 К) |
1х101 (300 К) |
|
1.0x105(210K) |
1х103 (210К) |
Таким образом материал InGaAs является более технологичным, однородным и надежным, чем КРТ: его технология была хорошо отработана во время массового выпуска приборов для ВОЛС.
Следует отметить, что КРТ, хотя и не было потребности выпуска приборов на его основе в массовых масштабах, прошел большой путь развития - от слоев, полученных жидкофазной эпитаксией на подложках сапфира до высококачественных слоев, полученных методом молекулярно-лучевой эпитаксией на подложках CdZnTe. KPT является незаменимым материалом при изготовлении больших матриц для тепловизионных систем 3-го поколения дальнего ИК-диапазона (LWIR) 8-12 мкм. В среднем диапазоне (MWIR) 3-5 мкм КРТ уступает первенство материалу InSb. Матрицы разных форматов на основе КРТ для SWIR-области доступны, но не в промышленном выпуске. Следует отметить разработки матриц на подложках А12O3 с лгр=2,5 мкм фирмы Rockwell Science Center (США): большой КPT-матрицы формата 1024x1024 (HAWAII™) и самой большой в мире КРТ-матрицы формата 2048x2048 (HAWAII 2™). Эти матрицы были представлены на выставке «AER0SENSE-2000» в г. Орландо (США). Применение этих матриц - космические системы. Недостатком этих матриц по сравнению с InGaAs является работа при температуре 78 К.
Фирмы не производят портативных KPT-камер для спектрального диапазона 1-3 мкм, так как по параметрам и по ценам более выгодно изготавливать ИК-камеры для SWIR-области на основе InGaAs-линеек и матриц. В диапазоне SWIR бесспорным лидером является материал InGaAs. Таким образом рассмотрим материал InGaAs более подробно.
InGaAs, или индий галлий мышьяк, это сплав арсенида галлия и арсенида индия. В более общем смысле он принадлежит к InGaAsP четвертичной системе, состоящей из арсенида индия (InAs), арсенида галлия (GaAs), фосфита индия (InP) и фосфида галлия (GaP). Так как галлий и индий принадлежат к III группе периодической таблицы, а мышьяк и фосфор к V группе, эти двухкомпонентные материалы и их сплавы являются АIIIBV полупроводниками.
В большой степени, электрические и оптические свойства полупроводника зависят от ширины запрещенной зоны и от того являются полупроводники прямозонными или не прямозонными. Энергия ширины запрещенной зоны этих четырех двойных составляющих InGaAsP системы варьируются от 0.33 эВ (InAs) до 2.25 эВ (GaP), с InP (1,29 эВ) и GaAs (1,43 эВ) находящаяся посередине. В фотоприемниках уделяется особое внимание оптическим свойствам полупроводников. Полупроводник зарегистрирует свет, только если энергия фотона будет больше ширины запрещенной зоны; иными словами, длина волны фотона должна быть меньше чем красная границы запрещенной зоны до 3,75 мкм для InGa и 0,55 мкм для GaP, 0,96 мкм для InP и 0,87 мкм для GaAs.
Смешивая два или более двойных сплава, свойства получающихся двойных и тройных полупроводников могут быть подстроены до промежуточного значения. Трудность заключается в том, что энергия запрещенной зоны зависит не только от состава сплава, но и от результирующего шага постоянной решетки. Для наших четырех элементов шаг решетки разнится от 5,4505 ? (GaP) до 6,0585 ? (InAs); 5,6534 ? (GaAs) до 5,8688 ? (InP). Зависимость между постоянной решетки и красной границей этих четырех элементов показана на Рис. 1.
Рис. 1. Зависимость между постоянной решетки и красной границей этих четырех элементов
InAs/GaAs сплав обозначается как InxGa1-xAs, где x это пропорция между InAs, а 1-x между GaAs. Постоянная решетки и длинноволновые красные границы показаны на Рис. 1 красной линией. Трудность состоит в том, что при получении тонких InxGa1-x As различными способами, рассогласование по постоянной решетки между пленкой и подложкой должно быть минимальным или полностью отсутствовать. Если у пленки и подложки разные постоянные решетки, свойства пленки будут значительно ухудшены.
По многим причинам, наиболее подходящая подложка для InxGa1-xAs это InP. Максимальный диаметр высококачественных InP подложек составляет 100 мм. InxGa1-xAs c 53% легированием InAs часто называют «стандартным InGaAs», опуская значения «х» и «1-х», так как он имеет такой же шаг решетки как и InP и поэтому данная комбинация приводит к тонким пленкам очень высокого качества.
Стандартный InGaAs имеет красную границу 1,68 мкм. Его чувствительность максимальна на тех длинах волн, на которых рассеяние минимально, он регистрирует безопасное для глаз лазерное излучение (длины волн более 1,4 мкм); также он обладает оптимальной длиной волны для регистрации естественного излучения ночного неба.
На рис. 2 приведены по материалам типовые спектральные характеристики излучения ночного неба и квантовой эффективности GaAs-фотокатода и InGaAs-фотоприёмника.
Рассматриваемые матричные фотоприёмники из твёрдых растворов соединений А3В5 выполняются, как правило, в виде эпитаксиальных гетеропереходных pin-фотодиодов In0.53Ga0.47As/InP. Причем выращивание наиболее совершенных слоев In0.53Ga0.47As на подложке из InP, осуществляют молекулярно-лучевой эпитаксией, а также химическим осаждением из паров металлоорганических соединений. Пример структуры такого фотодиода приведен на рис. 3.
Рис. 2. Спектральные зависимости спектральной плотности лучистости Sp00 ночного неба и квантовой эффективности hКВ GaAs-фотокатода ЭОП и InGaAs-полупроводниковой структуры
Преимущества МОС-гидридной эпитаксии перед жидкофазной эпитаксией: однородность эпитаксиальных слоев по степени легирования и толщине слоев.
Использование буферных слоев между подложкой и поглощающим слоем для уменьшения шумов.
Рис. 3. Структура единичного элемента матрицы pin-фотодиодов
Входное оптическое излучение попадает на структуру с ее нижней (широкозонной подложечной) стороны толщиной около 350 мкм. Прочие полупроводниковые слои выращиваются на подложке методом эпитаксии. Верхний слой широкозонного материала InP служит для сохранения приемлемого качества границы раздела у слаболегированного слоя InGaAs n-типа проводимости и, кроме того, является естественной охранной областью, предотвращающей краевой пробой в месте выхода планарного p-n-перехода на поверхность. Так как пробивное напряжение Vв пропорциональное Eg3/2 в InP примерно на 60% выше, чем в InGaAsP (при условии, что оба слоя имеют одинаковые уровни легирования). Уменьшение токов утечки достигается также за счет подавления туннельного пробоя в широкозонном материале (т.е. в InP), соседствующего со слоем с более узкой запрещенной зоной (т.е. InGaAsP). Таким образом прибор имеет низкую плотность темнового тока.
Названными материалом и типом МФЧЭ на сегодня фактически ограничивается перечень используемых в неохлаждаемых МФПУ для ПНВ фотоприёмников. Особые требования при изготовлении матричной структуры pin-фотодиодов предъявляются к однородности эпитаксиальных слоев по степени легирования и толщине [8], а также к уровню темновых токов, зависящему во многом от качества границы раздела. Этот материал обеспечивает и низкий темновой ток.
5. Материал и тип БИС считывания
Общепринятыми функциями, выполняемыми БИС считывания современных МФПУ, являются предварительная квазиоптимальная обработка сигналов элементов МФЧЭ и их мультиплексирование к одному выходу (или нескольким выходам для МФПУ формата, как правило, не менее 320х240). Квазиоптимальная обработка сигнала заключается обычно в его накоплении за время строки или кадра, причем последнее возможно в том случае, если накопители содержатся в составе каждой из ячеек МФПУ. Мультиплексирование осуществляется, как правило, использованием в составе БИС считывания специализированных линеек предусилителей, коммутаторов и регистров опроса (строчных и столбцовых).
Практическая реализация столь многофункциональной, содержащей элементы как аналоговой так и цифровой электроники БИС возможна лишь с использованием хорошо отработанной к настоящему времени кремниевой КМОП-технологии.
В целях снижения требований к проектным нормам следует стремиться к максимально возможному упрощению структуры ячеек БИС считывания. Традиционная схема построения ячейки приведена на рис. 4 и содержит шесть МДП-транзисторов. Ее выходной сигнал снимается в форме напряжения. Входной ток от фотодиода DIJ проходит через транзистор М1 и накапливается в ячейке на конденсаторе СНАК. Ячейка содержит также схему выборки-хранения (СВХ) на элементах М3, СХР и выходной повторитель напряжения на транзисторах М5, М6. Транзисторы М2, М4 служат для восстановления начального заряда конденсаторов СНАК, СХР.
Рис. 4. Шеститранзисторная схема накопительной ячейки со считыванием напряжения
6. Метод стыковки МФЧЭ и БИС считывания
Из содержания предыдущих разделов со всей очевидностью следует невозможность на современном технологическом уровне объединения в пределах единого полупроводникового кристалла функций МФЧЭ и БИС считывания. Эта технологическая несовместимость материалов фактически определяет метод стыковки кристаллов - метод индиевых столбиков. Он проиллюстрирован на рис. 5.
Рис. 5. Стыковка МФЧЭ и БИС считывания методом индиевых столбиков
В связи с тем, что pin-фотодиоды на гетеропереходах InGaAs/InP на спектральный диапазон 1,0-1,7 мкм работают в условиях термостабилизации при температуре вблизи комнатной, в сборке МФЧЭ и БИС считывания при эксплуатации не возникают значительные механические напряжения, вызванные разностью величин их коэффициентов теплового расширения (в отличие от охлаждаемых до низких (77 К) температур ячеек МФПУ для спектральных диапазонов 3-5 мкм и 8-14 мкм). В охлаждаемых МФПУ функция демпфирования этих напряжений возложена на индиевые столбики, которые приходится выращивать высотой до 10 мкм на каждом из стыкуемых кристаллов. В рассматриваемом случае при обеспечении соответствующей плоскопараллельности исходных заготовок высота In-столбиков может быть снижена до 5 - 6 мкм.
Следует особо отметить новизну и сложность выращивания больших двумерных массивов In-столбиков применительно к материалу InGaAs/InP. Перед отечественной микроэлектроникой такая задача встает впервые, хотя в ФГУП «НПО «Орион» имеется определенный технологический задел, относящийся к структурам формата 320х256.
7. Общие конструктивные решения МФПУ и методов сборки
В работах НПО «Орион» по МФПУ предложены следующее общее конструктивное решение МФПУ с учетом работы МФЧЭ и БИС считывания в условиях термостабилизации и связанным с этим наполнением корпуса газом с низкой теплопроводностью для снижения теплообмена с окружающей средой.
МФЧЭ и БИС считывания, стыкованные индиевыми столбиками, крепятся на коммутационной плате, располагаемой на термоэлектрической батарее (ТЭБ). Коммутационная плата содержит токопроводящий растр, соединяемый выводами с гермовыводами держателя. На ней также расположены термодатчики. Перечисленные компоненты МФПУ сверху ограничены крышкой с окном, имеющим в требуемом спектральном диапазоне пропускание, близкое к единице.
При проведении процессов сборки отработаны операции, связанные с термостабилизацией МФЧЭ и БИС считывания, определить оптимальные способы крепления кристаллов на коммутационную плату и платы на ТЭБ для обеспечения малого теплового сопротивления и однородности температуры по площади.
Для уменьшения рабочей температуры фоточувствительного элемента, а соответственно и шумов МФПУ используют охладители. Причем установка в корпусе термоэлектрического охладителя может потребовать незначительного увеличения высоты держателя, в то время как крепление фиксации четырьмя винтами обеспечивает хороший теплоотвод.
Заключение
Изготовлением МФПУ и МФЧЭ в полной мере владеют очень небольшое (не более 10) число фирм-разработчиков и изготовителей в мире. При этом отсутствуют конкретные сведения по базовой технологии матриц.
Несмотря на то, что ФГУП «НПО «Орион» в рамках ОКР «ФПУ-НВ» разработало фотоприемное устройство с числом элементов 320х256, создание матриц большего формата остается наукоемкой задачей, которая потребует новых неизвестных технологических способов, конструктивных решений, а также методов схемотехнического синтеза ФПУ в целом.
Литература
1 M.H. Ettenberg et al. InGaAs Focal Plane Arrays Cameras for Man-Portable Near Infrared Imaging. SPIE, v. 3701 (1999), pp. 225 - 232.
2 M.H. Ettenberg et al. Indium Gallium Arsenide Imaging with Smaller Cameras, Higher Resolution Arrays, and Greater Material Sensitivity. Proc. SPIE, v. 4721 (2002), pp. 26 - 36.
3 M.H. Ettenberg et al. High Resolution SWIR Arrays For Imaging at Night, Proc. SPIE, v. 5406 (2004), pp. 52 - 57.
4 M.H. Ettenberg et al. A miniaturized 320x256 InGaAs SWIR camera for robotic and unmanned aerial vehicle applications. Proc. SPIE, v. 5074 (2003), pp. 353 - 362.
5 R.M. Brubaker et al. Range-Gated Imaging with an InGaAs Based Focal Plane Array. Proc. SPIE, v. 5406 (2004), pp. 21 - 29.
6 А.М. Филачев, И.И. Таубкин, М.А. Тришенков. Твердотельная фотоэлектроника. Физические основы. М., Физматкнига, 2005 г., с.с. 210 - 211.
7 R.M. Brubaker et al. Camera for Laser Beam Profiling from 1.0 to 2.0 microns Wavelength with an InGaAs based Focal Plane Array. Proc. SPIE, v. 6206 (2006), pp. 620604-1 - 620604-10.
8 Г. Томилина, С.Н. Якунин, И.В. Чинарева, О.В. Огнева и др. Электронно-микроскопический и рентгено-дифракционный анализ гетероэпитаксиальной структуры. Материалы Российского симпозиума по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твёрдых тел «РЭМ-2007», г. Черноголовка, 2007 г.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Традиционные системы отопления, их типы и значение на современном этапе. Преимущества использования инфракрасных отопительных приборов, характер влияния соответствующего излучения на человека. Принцип работы инфракрасной пленки, расчет энергопотребления.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 02.06.2015Основные сведения о термометрах сопротивления и металлах, применяемых для их изготовления. Автоматические компенсационные приборы для работы с малоомными термометрами сопротивления. Общие сведения об автоматических уравновешенных мостах. Логометры.
реферат [513,9 K], добавлен 27.02.2009Понятие о тепловом насосе. Принцип действия теплового насоса, цикл Карно. Основные составляющие части внутреннего контура. Основные виды установки. Достоинства и недостатки тепловых насосов, их применение и перспективы использования в городском хозяйстве.
реферат [610,5 K], добавлен 24.12.2013Основные технические характеристики электромеханических ИП. Магнитоэлектрические измерительные преобразователи. Электростатические измерительные приборы. Электростатические вольтметры и электрометры и их включение. Значение защитного сопротивления.
реферат [104,1 K], добавлен 12.11.2008Понятие и главные свойства оптронов как особенных оптоэлектронных приборов, их классификация и разновидности, отличительные признаки. Преимущества и недостатки использования данных приборов, требования к среде и сферы их практического применения.
презентация [237,8 K], добавлен 02.12.2014Структура и специфика использования приборов тлеющего разряда. Понятие, а также функциональные возможности стабилитронов. Вентили тлеющего разряда. Конструкции тиратронов. Особенности использования несамостоятельных разрядов в технологических лазерах.
контрольная работа [285,4 K], добавлен 11.08.2014Осветительные приборы: прошлое, настоящее и будущее. Тепловые и газоразрядные источники света. Преимущества и недостатки люминесцентных ламп. Генерации света при прохождении электрического тока через границу полупроводниковых и проводящих материалов.
реферат [277,1 K], добавлен 09.04.2013Общие вопросы устройства и теории электромеханических приборов. Магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, ферродинамические, электростатические, индукционные измерительные механизмы. Условные обозначения электромеханических приборов.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 10.09.2012Судовое электрооборудование в общем случае - это комплекс электрических машин, приборов и аппаратов для производства электроэнергии и передачи ее потребителям. Способы преобразования электрической энергии в тепловую. Виды судовых нагревательных приборов.
реферат [21,5 K], добавлен 17.11.2010Основные характеристики электроизмерительных приборов. Надежное и бесперебойное электроснабжение сельскохозяйственных потребителей в производстве. Графики электрических нагрузок. Предохранители, тепловое реле, их устройство, принцип действия, применение.
контрольная работа [693,2 K], добавлен 19.07.2011